操作系统综合实践论文

齐齐哈尔大学操作系统课程综合实践题目：段页式存储算法班级：计本131姓名：学号：指导教师：2016年6月1段页式存储算法摘要：分页和分段存储管理方式都各有其优缺点，分页系统能有效地提高内存利用率，而分段系统则能很好滴满足用户需要。对两种存储管理方式“各取所长”，则可以将两者结合成一种新的存储管理方式系统。这种新系统既具有分段系统的便于实现、分段可共享、易于保护、可动态链接等一系列优点，又能像分页系统那样很好地解决内存的外部碎片问题，以及可为各个分段离散的分配内存等问题。把这种结合起来形成的新系统称为“段页是系统”。关键字：存储分配；内存块；进程一、实训内容与目的1、内容编写程序完成段页式虚拟存储管理存储分配、地址重定位和缺页中断处理。（1）为一个进程的内存申请（多少个段，每个段多大）分配内存，当一个进程（完成）结束时回收内存；（2）对一个给定逻辑地址，判断其是否缺段、缺页，若不缺段、不缺页，则映射出其物理地址；（3）若缺段则进行缺段中断处理，若缺页则进行缺页中断处理。假定内存64K，内存块（页框）大小为1K，进程逻辑地址空间最多4个段，每个段最大16K，进程驻留集大小为8页。假设进程运行前未预先装入任何地址空间，页面淘汰策略采用局部（驻留集内）置换策略。输出每次存储分配/回收时，内存自由块分布情况、相关进程的段表和页表信息。2.目的（1）加深理解段页式虚拟存储管理的概念和原理。（2）掌握段页式存储管理中存储分配（和回收）方法；（3）深入了解段页式虚拟存储管理中地址重定位（即地址映射）方法。（4）深入理解段页式虚拟存储管理中缺段、缺页中断处理方法。二、主要设计思路和流程图1、设计思路（1）内存大小为64K，页框大小为1K，驻留集最多放8个页，在初始时所有块都空闲，并输出空闲状态和所有可用的空闲块。（2）进程、段表和页表均用结构体数组存储，其中每个进程对应一个段表，每2个段表可以有一个或多个页表。每次查询一个页时，要通过进程号找相应的段，通过段号找到该页。（3）给出一个功能菜单，用户可以选择“创建进程”、“结束进程”、“查看内存”或地址映射。（4）当用户选择“创建进程”时，现输入此次内存的总需求，即段号和相应的页数，并保存在一个全局的二维数组中，用于后面每个进程空间申请的数量的检查。用户分别输入进程号，每个进程需要的段数，段号和相应的页号，并标记好是否要调入驻留集。输入完成后，系统进行内存空间和驻留集空间的检查，若均未满，则分配成功；如果内存已满，则此次分配失败；如果驻留集已满，则修改溢出部分的标志位（即P位）。（5）分配好空间后，将输出每个进程相应的段表和页表项。（6）当用户选择“结束进程”时，清空该进程的段表和页表，修改标志位，释放掉在内存中的空间。（7）当用户选择“查看内存”时，输出当前在内存中的进程个数、已用的内存块数和空闲的内存块数，并显示所用可用的空闲块。（8）当用户选择“地址映射”时，先输入想查找的进程号，在检验正确的情况下，输入段号和段内偏移量，判断段的标志位，若该段不在驻留集中，则为虚段，进行缺段中断处理；若在驻留集中，检验偏移量是否越界，在不越界的前提下，根据偏移量计算页号并判断页的标志位，若该页不在驻留集中，则为虚页，进行缺页中断处理，若在驻留集中，则计算出相应的物理地址并输出。2.程序流程图(1)总体流程图Menu();Init()choice1234Exit;others3（2）进程创建流程图Apply_Mem()Finish_Pro()Alloc_Mem()Print_Table()Check_Mem()Addr_Exchange()是否缺段、页页FIFO_Strategy()Print_Table()是否给出物理地址Inputseg_sum_numInputseg_sum[i][0]，seg_sum[i][0]输入段号和相应的页数Inputpro_numprocessCount+=pro_numpro_numi=0,ipro_numInputProcesses[i].pro_id;InputProcesses[i].Snum;i++;pro_num=0||pro_numPro_sum_sizepro_num=0&&pro_numPro_sum_sizeIntj=0,jProcesses[i].SnumInputProcesses[i].Segments[j].seg_id;InputProcesses[i].Segments[j].is_p;J++;4(3)地址映射流程图Processes[i].Segments[j].is_pIntk=0;kProcesses[i].Segments[j].Pnum;k++InputProcesses[i].Segments[j].Pages[k].page_id;InputProcesses[i].Segments[j].Pages[k].is_p;Intk=0;kProcesses[i].Segments[j].Pnum;k++InputProcesses[i].Segments[j].Pages[k].page_id;InputProcesses[i].Segments[j].Pages[k].is_p;Alloc_Mem()Print_Table()10Inputpro_id输入映射的进程号Inputs_id,offset输入段号和段内偏移量地址映射失败段地址越界段地址未越界FIFO_Strategy()该段为虚段该段为实段根据段表查页表，找到页框号FIFO_Strategy()该页为虚页计算出物理地址输出物理地址5三、主要数据结构及其说明1、进程、段表及页表的存储（使用结构体数组）//自定义页表structPage{intblock;intis_p;//记录是否想调入内存intpage_id;//记录页号intframe_id;//记录页框号intp_p;//修改位，表示对应的页是否在内存中，0表示不在，1表示在intp_m;//修改位，表示对应的页的内容从上一次装入到内存中到现在是否改变，0表示没有改变，1表示有};//自定义段表structSegment{intPnum;//记录页数PagePages[Mem_Size];intis_p;//记录是否想调入内存intseg_id;//记录段号intp;//页表指针，指向相应页的起始地址ints_p;//修改位，表示对应的段是否在内存中，0表示不在，1表示在ints_m;//修改位，表示对应的段的内容从上一次装入到内存中到现在是否改变，0表示没有改变，1表示有};//自定义进程结构体structProcess{6intpro_id;//记录进程号intIsInMem;//记录进程是否在内存intTotal;//记录某进程所需的总页数intSnum;//记录该进程的段数SegmentSegments[10];};//进程数组的定义ProcessProcesses[Pro_sum_size];SegmentSegments[Seg_sum_size];PagePages[Mem_Size];2、使用一维数组存储驻留集intRes_Set[Res_Set_Size];3、函数介绍Init();//最初的内存初始化Apply_Mem();//手工输入进程个数、段数以及段内地址的赋值函数Alloc_Mem();//系统分配内存Check_Mem();//查看内存Finish_Pro();//手动结束进程，释放相应空间Print_Table();//段表和页表的打印Addr_Exchange();//地址转换函数FIFO_Strategy();//先进先出策略处理中断Menu();//一个功能菜单函数一、程序运行时的初值和运行结果1、输入：（1）创建进程：1.共三个段，其中1号段8个页，2号段8个页，3号段8个页。2.创建两个进程：P1：2个段，1号段，调入内存，共5个页，1、2、4、5页调入驻留集，3号页不调入；2号段，不调入，两个页，分别为2号页和6号页。P2：1个段，3号段，调入内存，共5个页，1、2、3、4、5，全部调入驻留集。（2）地址映射：P2：3123P1：120507P1:22562、运行结果8输入进程号和相应的内存需求后，显示每个进程的段表和页表：（此时驻留集已满！）查看内存，结果如下：9进行地址映射：10结束进程，释放空间：四、结束语经过了两周的学习和实验，我终于完成了《段页式存储算法》，从开始做到系统实现，再到论文的完成，每一步对我来说都是新的尝试与挑战。在这段时间，我学到了很多知识也有很多感受，查看相关的资料和书籍，让自己头脑中段页是存储管理的概念逐渐清晰，了解了段式存储、页式存储以及段页式存储的的优缺点。使自己非常稚嫩作品一步步完善起来，每一次改11进都是我学习的收获，每一次试验的成功都会让我兴奋好一段时间。这次做论文的经历也会使我终身受益，我感受到做论文是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己学习的过程和研究的过程，没有学习就不可能有研究的能力，没有自己的研究，就不会有所突破，那也就不叫论文了。希望这次的经历能让我在以后学习中激励我继续进步。参考文献[1]计算机操作系统（实验指导书），滕艳平等编，哈尔滨工业大学出版社，2008年9月[2]操作系统习题解答与实验指导（第二版），张明等编，中国铁道出版社，2007年12月[3]操作系统实验教程，张丽芬等编，清华大学出版社，2006年[4]操作系统学习辅导，张献忠编，清华大学出版社，2004年五、源程序#define_CRT_SECURE_NO_DEPRECATE#includestdio.h#includestdlib.h#includestdbool.h#defineMem_Size64#defineBlock_Size1#defineRes_Set_Size8//驻留集空间为8个页#definePro_sum_size5//定义全局变量intblock[Mem_Size];//内存块状态标志数组，0：空闲，1：使用intseg_sum[Mem_Size][2];//建立总的段数的二维数组intprocessCount=0;//记录当前进程数intpageTotal;//总页数intcount=0;//记录进程已经占用的内存块数intin_mem_seg=0;//记录调入内存的段数intin_mem_page=0;//记录调入内存的段数intseg_sum_num=0;//需要的总段数intseg_Pnum=0;//记录每个段需要的内存inti_min,j_min,k_min,t_min;//在LRU算法中记录使用时间最久的进程号、段号、页号和该//页在驻留集中的位置boolflag=true;intpro_num=0;//每一次进行进程申请的进程数量//自定义页表structPage{12intblock;intis_p;//记录是否想调入内存intpage_id;//记录页号intframe_id;//记录页框号intp_p;//修改位，表示对应的页是否在内存中，0表示不在，1表示在intp_m;//修改位，表示对应的页的内容从上一次装入到内存中到现在是否改变，0表示没//有改变，1表示有};//自定义段表structSegment{intPnum;//记录页数structPagePages[Mem_Size];intis_p;//记录是否想调入内存intseg_id;//记录段号intp;//页表指针，指向相应页的起始地址ints_p;//修改位，表示对应的段是否在内存中，0表示不在，1表示在ints_m;//修改位，表示对应的段的内容从上一次装入到内存中到现在是否改变，0表//示没有改变，1表示有};//自定义进程结构体structProcess{intpro_id;//记录进程号intIsInMem;//记录进程是否在内存intTotal;//记录某进程所需的总页数intSnum;/